Rolls-Royce SMR potřebuje 10,000 XNUMXkrát méně půdy než větrná energie, dokazuje „železný zákon hustoty energie“

Minulý měsíc Rolls-Royce uvedl, že očekává, že do roku 2024 obdrží regulační schválení od britské vlády pro svůj 470megawattový malý modulární reaktor. a že začne vyrábět elektřinu v britské elektrické síti do roku 2029.

Stane se to? Čas ukáže. Mnoho jaderných projektů a startupů překročilo plánovaná data provozu. Oznámení Rolls-Royce je ale důležité ze dvou důvodů. Zaprvé to dodává na důvěryhodnosti představě, že ve skutečnosti probíhá globální jaderná renesance. Za druhé, nový design reaktoru Rolls-Royce o výkonu 470 megawattů ukazuje, že díky své nepřekonatelné hustotě výkonu je jaderná energie jediný způsob, jak můžeme vyrábět elektřinu ve velkém a přitom chránit přírodní prostředí a snižovat emise skleníkových plynů.

Proč? Energetická hustota jaderných elektráren, které Rolls-Royce plánuje postavit, bude potřebovat 10,000 1,000krát méně půdy než větrný projekt a asi XNUMXkrát méně půdy, než kolik bude vyžadovat solární projekt. Vzhledem k jejich překvapivě vysoké hustotě výkonu budou nové jaderné elektrárny potřebovat mnohem méně zdrojů, jako je půda, ocel, neodym, měď a beton, což dokazuje to, co jsem nazval železným zákonem hustoty výkonu. Více o tom za chvíli.

Pokud jste na střední škole přeskočili fyziku (já ano), možná nechápete, proč na hustotě výkonu záleží. Žádný problém. Zde je rychlý základ. Energie (měřená v joulech nebo Btu) je schopnost konat práci. Výkon (měřený ve wattech nebo koňských silách) je rychlost, jakou je práce vykonána. Energie nás nezajímá. To, co chceme, je moc. Nezáleží nám nutně na tom, jakou formu energie (ropa, slunce, uhlí nebo plyn) používáme k pohybu našeho auta, provozu televize nebo vaření filet mignon, záleží nám pouze na tom, abychom měli energii, kterou potřebujeme získat. naše práce hotová. A důsledek toho také platí: čím větší výkon máme (výpočetní výkon, topný výkon, hnací výkon, výkon vaření), tím více práce můžeme udělat.

Hustota výkonu je míra toku energie, kterou lze využít z dané oblasti, objemu nebo hmotnosti. To znamená, kolik wattů jsme schopni získat na metr čtvereční, litr nebo kilogram. A to vede zpět k železnému zákonu hustoty síly. Vypůjčil jsem si koncept Iron Law od autora a profesora University of Colorado Roger Pielke Jr., který vytvořil Železný zákon o klimatu, který říká, že když jsou politici a ti, kdo rozhodují, nuceni volit mezi ekonomickým růstem a klimatickými opatřeními, vždy si vyberou ekonomický růst.

Železný zákon hustoty moci je příbuzný Pielkeho ediktu. Říká: čím nižší je hustota výkonu, tím vyšší je intenzita zdrojů. Pokud se spoléháte na zdroj s nízkou hustotou energie, jako je kukuřičný etanol (0.1 watt na metr čtvereční) nebo větrná energie (1 watt na metr čtvereční), musíte tomuto mizernému toku energie čelit velkými vstupy jiných zdrojů. Pro etanol to znamená použití velkého množství půdy, hnojiv a motorové nafty k vypěstování dostatečného množství kukuřice k výrobě smysluplného množství kapalného paliva. Minulý rok Dave Merrill, eso reportér a datový analytik společnosti Bloomberg, uvedl, že „Dvě třetiny celkové energetické stopy Ameriky se věnuje...kukuřici pěstované na etanol. Vyžaduje více půdy než všechny ostatní zdroje energie dohromady.“ Merrill zjistil, že biopaliva (hlavně kukuřičný etanol) využívají asi 80,000 XNUMX čtverečních mil, což je oblast větší než stát Nebraska.

Větrná energie má stejný problém jako etanol. K výrobě smysluplného množství elektřiny vyžadují větrné projekty obrovské plochy půdy a ohromující objemy oceli, betonu, mědi a prvků vzácných zemin. Tyto požadavky na využívání půdy jsou jedním z hlavních důvodů, proč se větrná energie v celé zemi setkává s tak prudkým odporem. Jak ukazuji v Obnovitelná databáze odmítnutí, přibližně 331 komunit v celé zemi odmítlo nebo omezilo projekty větrné energie od roku 2013. K poslednímu zamítnutí došlo 5. května v Crawford County, Ohio, kde byl zamítnut projekt větrných elektráren navržený společností Apex Clean Energy, která se setkala s nelítostným odporem vůči jejím projektům, včetně nyní již mrtvých. Projekt Lighthouse Wind v New Yorku, který měl pokrýt asi 20,000 XNUMX akrů.

Jak vysvětluji ve své nejnovější knize, Otázka síly: Elektřina a bohatství národůa na obrázku výše nízká hustota výkonu větrné energie znamená, že k uspokojení stávající americké poptávky po elektřině samotnými větrnými turbínami by byla potřeba plocha dvakrát větší než Kalifornie. To je absurdní množství území, zvláště vzhledem k tomu, že v Kalifornii je téměř nemožné vybudovat větrnou energii.

A co solární energie? Má vyšší hustotu energie než etanol nebo vítr – asi 10 wattů na metr čtvereční – ale také vyžaduje spoustu materiálových vstupů včetně polysilikonu, oceli a mědi. Vyžaduje také hodně půdy, a proto četné komunity po celé zemi odmítají Big Solar.

Nyní zpět k Rolls-Royce. 470megawattový SMR společnosti bude stát asi 2.3 miliardy dolarů a bude vyžadovat pozemek o rozloze asi 10 akrů. To znamená, že nová elektrárna bude mít hustotu výkonu přes 10,000 470,000,000 wattů na metr čtvereční. Zde je matematika: 40,489 11,608 90 wattů děleno 90 10,447 metry čtverečními = 2,000 XNUMX wattů na metr čtvereční. Pokud předpokládáme XNUMX% kapacitní faktor (to znamená, že elektrárna bude pracovat na plný výkon XNUMX % času), vyjde to na XNUMX XNUMX wattů na metr čtvereční. Aby bylo jasno, je to velmi vysoké číslo. Jak ukazujem na druhém obrázku přímo výše, hustota výkonu nedávno uzavřeného energetického centra Indian Point v Buchananu byla asi XNUMX XNUMX wattů na metr čtvereční.

Rod Adams, přední analytik jaderné energie a vydavatel Atomic Insights a hostitel podcastu Atomic Show, je optimistický ohledně reaktoru Rolls-Royce. Řekl, že společnost má peníze a vládní podporu, která by jí měla umožnit uspět a postavit nový SMR. „Je to technicky propracovaná společnost s desítkami let zkušeností se stavbou složitých strojů včetně leteckých motorů a jaderných elektráren pro ponorky,“ řekl mi ve čtvrtek.

Další pozitivní znamení: britský premiér Boris Johnson nukleární silně objímá. Začátkem tohoto měsíce, když navštívil anglickou jadernou elektrárnu Hartlepool, řekl, že jaderná energie je „naprosto zásadní k tomu, abychom nás odstavili od fosilních paliv, včetně ruské ropy a plynu“. Řekl také, že Spojené království postaví spoustu reaktorů. „Namísto každé dekády nový, hodláme každý rok postavit jeden a napájet domy čistou, bezpečnou a spolehlivou energií.“

Boris jistě říká spoustu věcí. A ano, o oživení globálního jaderného sektoru jsme již slyšeli. Ale tentokrát to může být ve skutečnosti jiné. Několik faktorů, včetně prudce rostoucích světových cen zemního plynu a uhlí (referenční hodnota v Newcastlu je nyní asi 400 dolarů za tunu), a obrovská nejistota kvůli Putinově invazi na Ukrajinu, dává jadernému energetickému sektoru příliv naděje a kapitálu. Ale pamatujte, není to jen Rolls-Royce. Začátkem tohoto měsíce NuScale Power (ticker: SMR) vstoupila na burzu v New Yorku. Francie uvedla, že posílí svůj jaderný průmysl.

Tento vývoj je dobrou zprávou pro přírodní prostředí, pro naše ptáky, netopýry, hmyz a ano, i pro lidi. Namísto bouřlivého rozmachu energie, který přichází s větrnými a solárními projekty, nová jaderná éra slibuje dodání reaktorů s extrémně vysokou hustotou výkonu, které šetří přírodu a přinášejí do našich elektrických sítí více šťávy s nulovými emisemi uhlíku. Rolls Royce nemá jen technologii, která je lepší než větrná nebo solární. Má technologii, která je 10,000 XNUMXkrát lepší.